工程案例課件

案例分析與設(shè)計

于海生丁軍航祝寧青島大學(xué)自動化工程學(xué)院計算機(jī)控制工程案例----基于Smart700和S7-200的小功率加熱體溫度控制系統(tǒng)設(shè)計案例分析與設(shè)計

于海生丁軍航祝寧青島大學(xué)自動化工程學(xué)匯報內(nèi)容1、引言2、系統(tǒng)整體方案設(shè)計3、系統(tǒng)硬件實現(xiàn)4、系統(tǒng)軟件設(shè)計5、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行6、結(jié)束語匯報內(nèi)容1、引言1、引言在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度控制的應(yīng)用占有相當(dāng)大的比例，準(zhǔn)確地測量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)和安全運(yùn)行的重要條件。Smart700是德國西門子公司推出的用于控制與監(jiān)視自動化過程的HMI（HumanMachineInterface）設(shè)備，具有強(qiáng)大且豐富的通訊能力，可以和S7-200PLC組成完美的小型自動化解決方案。S7-200CPU224XP本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點，2輸入/1輸出共3個模擬量I/O點，是具有模擬量I/O和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。1、引言在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度控制的應(yīng)用占有相當(dāng)大的比例，準(zhǔn)1、引言考慮到Smart700觸摸屏和S7-200PLC的上述優(yōu)點，結(jié)合小功率加熱體溫度監(jiān)控的需要，小組開發(fā)了基于兩者的小功率加熱體溫度控制系統(tǒng)。該溫度控制系統(tǒng)包括整體方案設(shè)計、硬件實現(xiàn)、軟件設(shè)計三部分。1、引言考慮到Smart700觸摸屏和S7-200PLC的上2、系統(tǒng)整體方案設(shè)計系統(tǒng)以小功率加熱體為被控對象，以S7-200PLC為控制器，以溫度傳感器和變送器為反饋元件，以Smart700實現(xiàn)小功率加熱體溫度的實時在線監(jiān)控。整體方案設(shè)計如下：加熱體溫度經(jīng)溫度傳感器和變送器測量，輸出0～10V電壓信號（對應(yīng)溫度0～100℃），電壓信號輸入S7-200PLC中，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過數(shù)字PID調(diào)節(jié)器，將控制量進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成0～10V電信號送給調(diào)功器，通過改變加熱絲兩端有效電壓的大小達(dá)到控制溫度的目的。PID相關(guān)參數(shù)通過Smart700傳給S7-200。小功率加熱體溫度控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計圖如圖1所示。2、系統(tǒng)整體方案設(shè)計系統(tǒng)以小功率加熱體為被控對象，以S7-22、系統(tǒng)整體方案設(shè)計圖1小功率加熱體溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2、系統(tǒng)整體方案設(shè)計圖1小功率加熱體溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3、系統(tǒng)硬件實現(xiàn)將西門子Smart700通信口和S7-200Port0端口通過PPI/PPI電纜線連接。溫度對象輸出端子UOUT+、UOUT-分別接S7-200模擬量輸入端子A+、M，實現(xiàn)溫度檢測。溫度對象輸入端子UIN+、UIN-分別接S7-200模擬量輸出端子V、M，實現(xiàn)控制量輸出。Smart700的供電端子接+24VDC電源。計算機(jī)控制技術(shù)實驗平臺如圖2（a）所示，實驗系統(tǒng)硬件連接線路圖如圖2（b）所示。3、系統(tǒng)硬件實現(xiàn)將西門子Smart700通信口和S7-2003、系統(tǒng)硬件實現(xiàn)圖2（a）

計算機(jī)控制技術(shù)實驗平臺3、系統(tǒng)硬件實現(xiàn)圖2（a）計算機(jī)控制技術(shù)實驗平臺3、系統(tǒng)硬件實現(xiàn)圖2（b）

溫度控制系統(tǒng)硬件連接線路圖3、系統(tǒng)硬件實現(xiàn)圖2（b）溫度控制系統(tǒng)硬件連接線路圖4、系統(tǒng)軟件設(shè)計S7-200PLC程序開發(fā)

Smart700觸摸屏監(jiān)控界面開發(fā)4、系統(tǒng)軟件設(shè)計S7-200PLC程序開發(fā)4、軟件設(shè)計——S7-200程序開發(fā)圖3（a）溫度控制系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖4、軟件設(shè)計——S7-200程序開發(fā)圖3（a）溫度控制系4、軟件設(shè)計——S7-200程序開發(fā)①點擊桌面圖標(biāo)

，即進(jìn)入西門子S7-200編程軟件STEP7-MicroWin4.0界面，如圖3（b）所示。②將工控機(jī)USB端口與S7-200Port1端口用PC/PPI電纜連接，并給PLC上電。點擊左側(cè)瀏覽條中“通信”按鈕，彈出通信對話框如圖3（c）所示，雙擊刷新，查找PLC，建立連接。圖3（b）STEP7-MicroWin4.0界面圖3（c）

通信對話框4、軟件設(shè)計——S7-200程序開發(fā)①點擊桌面圖標(biāo)4、軟件設(shè)計——S7-200程序開發(fā)③利用PID指令向?qū)渲肞ID子程序。④分配PLC變量地址如圖3（d）所示。圖3（d）PLC變量地址分配4、軟件設(shè)計——S7-200程序開發(fā)③利用PID指令向?qū)渲?、軟件設(shè)計——S7-200程序開發(fā)⑤編寫溫度控制系統(tǒng)PLC程序。⑥將所編程序下載到S7-200中運(yùn)行。4、軟件設(shè)計——S7-200程序開發(fā)⑤編寫溫度控制系統(tǒng)PLC4、軟件設(shè)計——Smart700監(jiān)控界面①點擊桌面圖標(biāo)

，即進(jìn)入西門子Smart700組態(tài)軟件WinCCflexible界面，建立新項目，選擇設(shè)備Smart700，如圖4（a）所示。點擊確定按鈕，進(jìn)入項目開發(fā)界面，如圖4（b）所示。圖4（a）

設(shè)備選擇對話框圖4（b）WinCCflexible開發(fā)界面4、軟件設(shè)計——Smart700監(jiān)控界面①點擊桌面圖標(biāo)4、軟件設(shè)計——Smart700監(jiān)控界面②將工控機(jī)USB端口與觸摸屏通信端口用PC/PPI電纜連接，并給觸摸屏供24VDC。③在觸摸屏設(shè)備中選擇“Transfer”啟動下載，然后點擊WinCCflexible中下載按鈕下載工程，如圖4（c）所示，即建立了工控機(jī)與Smart700的連接。圖4（c）

下載工程對話框4、軟件設(shè)計——Smart700監(jiān)控界面②將工控機(jī)USB端口4、軟件設(shè)計——Smart700監(jiān)控界面④在WinCCflexible開發(fā)界面左側(cè)“通訊”組，設(shè)置觸摸屏與PLC連接，連接對話框、變量對話框如圖4（d）所示，如此即建立了PLC與Smart700的連接。圖4（d）變量地址設(shè)置4、軟件設(shè)計——Smart700監(jiān)控界面④在WinCCfl5、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行溫度控制系統(tǒng)監(jiān)控界面包括主頁面、實時曲線畫面、報警查詢畫畫、用戶登錄畫面、操作手冊畫面等。5、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行溫度控制系統(tǒng)監(jiān)控界面包括主頁面、實時曲線畫5、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行5、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行5、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行輸入正確的用戶名和密碼，通信指示燈呈綠色時，開始實驗。點擊“手動模式”按鈕，輸入設(shè)定值60.0℃、回路輸出期望值40.0%，當(dāng)溫度檢測值基本穩(wěn)定后，輸入PID調(diào)節(jié)參數(shù)，點擊“自動模式”按鈕，可以實現(xiàn)手動/自動模式無擾動切換。針對溫度控制系統(tǒng)的特點，經(jīng)多次現(xiàn)場在線整定，適合本系統(tǒng)的PID參數(shù)為：比例增益系數(shù)Kc=10.0，積分時間常數(shù)Ti=1.0min，微分時間常數(shù)Td=0.0min。5、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行輸入正確的用戶名和密碼，通信指示燈呈綠色時6、結(jié)束語小組設(shè)計了一種基于Smart700和S7-200的小功率加熱體溫度控制系統(tǒng)。首先對溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行整體方案設(shè)計。然后進(jìn)行了硬件實現(xiàn)和軟件設(shè)計，利用STEP7-MicroWin4.0對